轎車(chē)五檔手動(dòng)變速器設(shè)計(jì)(參考版)
2024-08-24 08:28本頁(yè)面
【正文】 為此應(yīng)該注意以下三點(diǎn)： ㈠ 按換檔次序來(lái)排列 ； ㈡ 將常用檔放在中間位置，其它檔放在兩邊； ㈢ 為了避免誤掛倒檔， 往往將倒檔安排在最靠邊的位置，有時(shí)與 1 檔組成一排。 三、換檔位置 設(shè)計(jì)操縱機(jī)構(gòu)首先要確定換檔位置。 圖 64 變速器自 鎖與互鎖結(jié)構(gòu) 1自鎖鋼球 2自 鎖彈簧 3變速器蓋 4互鎖鋼球 5 互鎖銷(xiāo) 6撥叉軸 2．要使換檔動(dòng)作輕便、省力，以減輕駕駛員的疲勞強(qiáng)度 。 ，為了防止誤掛倒檔，以致造成安全事故和損壞傳動(dòng)系，在操縱機(jī)構(gòu)中都設(shè)有倒檔鎖或倒檔安全裝置。定位作用是通過(guò)自鎖裝置中的彈簧將鋼球（或鎖銷(xiāo)）推入叉軸的凹臼中實(shí)現(xiàn)的。 ，其他變速桿叉軸互被鎖止，互鎖裝置的結(jié)構(gòu)主要有以下幾種：互鎖銷(xiāo)式、擺動(dòng)鎖塊式、轉(zhuǎn)動(dòng)鎖止式 、 三向鎖銷(xiāo)式，此次設(shè)計(jì)中互鎖裝置選擇第一種， 其結(jié)構(gòu)型式如圖 64所示。 變速器的操縱機(jī)構(gòu) 一、變速器操縱機(jī)構(gòu)的功用 變速器操縱機(jī)構(gòu) [17]的功用是保證各檔齒輪、嚙合套或同步器移動(dòng)規(guī)定的距離，以獲得要求的檔位，而且又不允許同時(shí)掛兩個(gè)檔位。而軸向力與作用在變速桿手柄上的力有關(guān)，不同車(chē)型要求作用到手柄上的力也不相同。除去同步器的結(jié)構(gòu)尺寸，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)同步時(shí)間有影響以外，變速器輸入軸，輸出軸的角速度差及作用在同步器摩擦追面上的軸向力，均對(duì)同步時(shí)間有影響。本次設(shè)計(jì)鎖止角 ? 取?30 ?！?46176。影響鎖止角 ? 選取的因素，主要有摩擦因數(shù) f 、擦錐面的平均半徑 R、鎖止面平均半徑和錐面半錐角 ? 。 本設(shè)計(jì)中同步器徑向?qū)挾热?。噴鉬環(huán)的壽命是銅環(huán)的 2～ 3 倍。有的變速器用高強(qiáng)度，高耐磨性的鋼配合的摩擦副，即在鋼質(zhì)或球墨鑄鐵同步環(huán)的錐面上噴鍍一層鉬（厚約 ～ ），使其摩擦因數(shù)在鋼與銅合金摩擦副范圍內(nèi)，而耐磨性和強(qiáng)度有顯著提高。貨車(chē)同步環(huán)可用壓鑄加工。 (5)同步環(huán)徑向厚度 與摩擦錐面平均半徑一樣，同步環(huán)的徑向厚度要受機(jī)構(gòu)布置上的限制，包括變速器中心距及相關(guān)零件特別是錐面平均半徑和布置上的限制，不宜取很厚，但是同步環(huán)的徑向厚度必須保證同步環(huán)有足夠的強(qiáng)度。本次設(shè)計(jì)中采用的 R 為 50～60mm。 R 往往受結(jié)構(gòu)限制，包括變速器中心距及相關(guān)零件的尺寸和布置的限制，以及 R 取大以后還會(huì)影響到同步環(huán)徑向厚度尺寸要取小的約束，故不能取大。本次設(shè)計(jì)中采用的錐角均為取 7176。 時(shí)， 摩擦力矩較大， 但在錐面的表面粗糙度控制不嚴(yán)時(shí)，則有粘著和咬住的傾向；在 ? =7176?！?8176。但 ? 過(guò)小則摩擦錐面將產(chǎn)生自鎖現(xiàn)象，避免自鎖的條件是 tan? ? f 。通常軸向泄油槽為 6～ 12 個(gè)，槽寬 3～ 4mm。螺紋槽設(shè)計(jì)得大些，可使被刮下來(lái)的油存于螺紋之間的間隙中，但螺距增大又會(huì)使接觸面減少，增加磨損速度。但頂部寬度過(guò)窄會(huì)影響接觸面壓強(qiáng)，使磨損加快。之后，摩擦力矩隨之消失，而撥環(huán)力矩使鎖環(huán)回位，兩鎖止面分開(kāi)，同步器解除鎖止?fàn)顟B(tài)，接合套上的接合齒在換檔力的作用下通過(guò)鎖環(huán)去與齒輪上的接合齒嚙合（圖 62d），完成同步換檔。換檔力將鎖環(huán)繼續(xù)壓靠在錐面上，并使摩擦力矩增大，與此同時(shí)在鎖止面處作用有與之方向相反的撥環(huán)力矩。之后，因作用在錐面上的法向力與兩錐面之間存在角速度差，致使在錐面上作用有摩擦力矩，它使鎖環(huán)相對(duì)嚙合套和滑塊轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，并滑塊予 以定位。 故軸的全撓度為 22 0 . 1 9 8 0 . 2csf f f m m m m? ? ? ?，符合剛度要求。 2）軸的剛度校核 第二軸在垂直面內(nèi)的撓度 cf 和在水平面內(nèi)的撓度 sf 可分別按下式計(jì)算： 2213c Fa bf EIL? （ 511） 2223s F a bf EIL? （ 512） 式中 1F —— 齒輪齒寬中間平面上的徑向力（ N） ,這里等于 tF ； 2F —— 齒輪齒寬中間平面上的 圓周力（ N），這里等于 rF ； E —— 彈性模量（ MPa）， 10E ??（ MPa）， E = ? MPa； I —— 慣性矩（ 4mm ）， 4 / 64Id?? ， d 為軸的直徑（ mm ）； a、 b —— 為齒輪坐上的作用力距支座 A、 B 的距離（ mm ）； L —— 支座之間的距離（ mm ）。 該軸所受扭矩為： 1 7 0 3 .8 5 6 5 4 .5jTN? ? ?。 代入上式可得： ? ； ? ； ? 。； maxeT —— 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩， 為 170000N 第二軸的強(qiáng)度與剛度校核 1）軸的強(qiáng)度校核 計(jì)算用的齒輪嚙合的圓周力 tF 、徑向力 rF 及軸向力 aF 可按下式求出： max2 et TiF d? （ 55） max2 tancoser TiF d ??? （ 56） max2 tanea TiF d ?? （ 57） 式中 i —— 至計(jì)算齒輪的傳動(dòng)比，此處為三檔傳動(dòng)比 ； d —— 計(jì)算齒輪的節(jié)圓直徑， mm，為 105mm； ? —— 節(jié)點(diǎn)處的壓力角，為 16176。其計(jì)算公式為： 45. 73 10PTGI? ?? （ 54） 式中 T —— 軸所受的扭矩， N 其中 P =95kw， n =5750r/min,d =24mm；代入上式得： 3959550000 57505 0 .50 .2 2 5T M P a? ???? 由查表可知 [ T? ]=55MPa，故 T? ? [ T? ]，符合強(qiáng)度要求。此中情況下，軸的扭矩強(qiáng)度條件公式為 ? ?395500000 .2TTTPTnWd??? ? ? （ 53） 式中 T? —— 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 ， MPa； T —— 軸所受的扭矩， N下面對(duì)第一軸和第二軸進(jìn)行校核。對(duì)于本設(shè)計(jì)的變速器來(lái)說(shuō)，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，軸的強(qiáng)度和剛度 [13]都留有一定的余量，所以，在進(jìn)行校核時(shí)只需要校核一檔 處即可；因?yàn)檐?chē)輛在行進(jìn)的過(guò)程中，一檔所傳動(dòng)的扭矩最大，即軸所承受的扭矩也最大。因此，軸的直徑 d 與軸的長(zhǎng)度 L 的關(guān)系可按下式選?。? 第一軸和中間軸： d/L=~ ； 第二軸： d/L=~ 。而軸的直徑可參考同類(lèi)汽車(chē)變速器軸的尺寸選定，也可由下列經(jīng)驗(yàn) 第一軸和中間軸： (0 .4 ~ 0 .5 ) ,d A m m? （ 51） 第二軸： 3 m ,ed T m m? （ 52） 式中 maxeT —— 發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩， N其結(jié)構(gòu)如下圖所示： 一檔齒輪 倒檔齒輪 圖 52 變速器中間軸 軸的尺寸 變速器軸的確定和尺寸，主要依據(jù)結(jié)構(gòu)布置上的要求并考慮加工工藝和裝配工藝 [12]要求而 定。本設(shè)計(jì)采用的是旋轉(zhuǎn)軸式傳動(dòng)方案。第一軸長(zhǎng)度由離合器的軸向尺寸確定，而花鍵尺寸應(yīng)與離合器從動(dòng)盤(pán)轂的內(nèi)花鍵統(tǒng)一考慮。 第五章 變速器軸的設(shè)計(jì)與校核 變速器軸的結(jié)構(gòu)和尺寸 軸的結(jié)構(gòu) 第一軸通常和齒輪做成一體，前端大都支撐在飛輪內(nèi)腔的軸承上，其軸徑根據(jù)前軸承內(nèi)徑確定。）； E —— 齒輪材料的彈性模量（ MPa），查資料可取 3190 10E M Pa?? ； B —— 齒輪接觸的實(shí)際寬度， 20mm； zb??、 —— 主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑（ mm）； 直齒輪： sinzzr??? （ 46） sinbbr??? （ 47） 斜齒輪： 2( sin ) c oszzr? ? ?? （ 48） 2( sin ) c osbbr? ? ?? （ 49） 其中， zbrr、 分別為主從動(dòng)齒輪節(jié)圓半徑（ mm）。 齒輪 材料接觸應(yīng)力 齒輪接觸應(yīng)力 [11] 110 .4 1 8 ( )jzbFEb? ???? （ 45） 式中 j? —— 齒輪的接觸應(yīng)力（ MPa）； F —— 齒面上的法向力（ N）， 1 /(cos cos )FF ??? ； 1F —— 圓周力在（ N）； ? — — 節(jié)點(diǎn)處的壓力角（176。 依據(jù)計(jì)算二檔齒輪的方法可以得出其他檔位齒輪的彎曲應(yīng)力，其計(jì)算結(jié)果如下： 三檔： 5 MPa? ? ； 6 MPa? ? 四檔： 1 MPa? ? ； 2 MPa? ? 五檔： 3 MPa? ? ； 4 M Pa? ? 當(dāng)計(jì)算載荷取作用到第一軸上的最大扭矩時(shí)，對(duì)常嚙合齒輪和高檔齒輪，許用應(yīng)力在180~350MPa 范圍內(nèi)。 二檔齒輪圓周力： 87 82 gtt TFF d??
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